Konstruktionssoftware Fibersim Automatisierte Fertigungsverfahren für besser konstruierte Rotorblätter

Eine Grundvoraussetzung für einen effizienten, automatisierten Fertigungsprozess ist ein System für die Produktentwicklung, das ein vollständiges und detailliertes digitales Mastermodell eines Kompositbauteils erzeugt. Das geschieht mit Hilfe eines 3D-CAD-Systems.

Anbieter zum Thema

CADFEM Germany GmbH

ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH

Bechtle PLM Deutschland GmbH

Siemens Digital Industries Software

Die Umstellung von manuellen zu automatisierten Fertigungsverfahren ist von grundlegender Bedeutung, wenn Kosten für Arbeit, Formenbau und Material sinken und so die Profite steigen sollen. Dabei gibt es verschiedene Aspekte zu berücksichtigen: Die Arbeitskosten sind in hochentwickelten Volkswirtschaften üblicherweise hoch. Günstigere Schwellenländer hingegen locken mit der Möglichkeit, Kosten zu sparen.

Allerdings sind gerade im Bereich der Verbundwerkstoffe geeignete Fähigkeiten und entsprechend qualifizierte Fachkräfte wichtig. Komplexe Technologien erfordern spezielle Ausbildung und Kenntnisse. Wenn Mitarbeiter häufig wechseln, nicht die benötigten Spezialfertigkeiten besitzen, nicht ausreichend ausgebildet oder schlecht bezahlt werden, kann die Qualität eines Produkts leiden.

Einsparungen erzielen

Kosten sind immer ein wichtiger Punkt im Zusammenhang mit Mitarbeitern, der Herstellung oder dem Transport. Die Fertigung eines Produkts an weit entfernten Orten zum Beispiel treibt die Transportkosten in die Höhe. Das gilt beispielsweise auch für Rotorblätter für Windanlagen, die 40 bis 60 Meter lang sein können. Damit gehen Einsparungen, die durch günstige Löhne in billigeren Ländern erzielt wurden, zu großen Teilen – wenn nicht sogar komplett – wieder verloren.

Auch in Bezug auf Materialkosten lassen sich Einsparungen erzielen: Zum Beispiel durch den Einsatz von automatisierten Systemen, die den Menschen als Arbeitskraft unterstützen, ergänzen oder sogar ersetzen. Die Genauigkeit eines automatisierten Systems sorgt für exakte Fertigungsplanung und präzise Ausführung. Klar ist: Prozesse müssen digitalisiert werden, daran führt kein Weg vorbei. Aber was sind die Schlüsselelemente dafür?

Ein Mastermodell ist unerlässlich

Eine Grundvoraussetzung für einen effizienten, automatisierten Fertigungsprozess ist ein System für die Produktentwicklung, das ein vollständiges und detailliertes digitales Mastermodell eines Kompositbauteils erzeugt. Das geschieht mit Hilfe eines 3D-CAD-Systems.

Es ist entscheidend, dass das digitale Modell eines Produktes aus Verbundwerkstoff, in unserem Fall eines Rotorflügels, alle Informationen enthält, die für eine fehlerfreie Herstellung nötig sind. Dazu gehören Definitionen sämtlicher Laminate und Schichten, entsprechende Schnittmuster, Produktionsabläufe und -schritte, exakte Definitionen der Kernelemente sowie der Schnittstellen aneinander gefügter Teile. Diese Informationen gestatten eine nahtlose Zusammenarbeit zwischen Konstruktion und Fertigung.

Ein solches Mastermodell muss auch so genannte Produzierbarkeitssimulationen oder Simulationen der Herstellungsprozesse ermöglichen: Ob Härten von Prepreg-Lagen, trockenes Auflegen für spätere Harzinfusion oder andere Fertigungsmethoden. Auf der Basis solcher Machbarkeitssimulationen können die Ingenieure für Konstruktion und Fertigung mögliche Schwierigkeiten bei der Herstellung vorausberechnen.

Dabei kann es sich zum Beispiel um Faltenbildung oder Aufwölbungen im Gewebe handeln. Diese können während des Laminierens entstehen, wenn sich das Material beim Einlegen in die Flügelform verzieht. Solche Probleme lassen sich dank der präzisen Voraussage durch die Simulationssoftware bereits früh lösen, ohne dafür zahlreiche teure Prototypen erstellen zu müssen und dadurch den Entwicklungsprozess zu verzögern.

Die Daten, die aus dem Mastermodell gewonnen werden, beeinflussen alle weiteren Produktionsvorgänge. Sobald das Mastermodell in der Konstruktionsabteilung erstellt ist und an die Produktion übergeben wurde, werden alle nötigen Datensätze für die Herstellung in die Fertigung gegeben – dann können die Bauteile produziert werden.

Alle Schnittmustervorlagen gehen zum Beispiel an ein Verschachtelungs- oder Schneidesystem für den automatischen Gewebezuschnitt. Im Vergleich zum manuellen Zuschnitt lässt sich so viel Zeit sparen, außerdem sind die Zuschnitte genauer. (Ein Mastermodell bietet noch weitere Vorteile)

(ID:34550650)